JP2006202446A - 電子機器の緩衝機構およびそれを用いた携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】落下等の非常に大きな衝撃を受けた場合にも、電子機器装置本体には大きな衝撃を受けることがなく、衝撃による致命的な損傷を与えないような衝撃緩衝方法を提供する。
【解決手段】一端が電子機器１７に他端が前記電子機器を搭載する携帯機器１９に当接した弾性部材１８ａと、前記弾性部材に対して自由長より圧縮した状態の初期変位を付与する規制部材１８ｃとを備えた構成を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報を高密度に記録・再生を行う磁気ディスク装置や光ディスク装置等のディスク型記録再生装置（以下、ディスク装置と言う）その他の携帯に供する電子装置等の衝撃を緩衝するための電子機器の衝撃緩衝機構およびこの衝撃緩衝機構により電子機器を搭載した携帯機器に関する。

近年、ディスク装置等の電子機器装置の小型化、軽量化が進み、携帯に供する電子機器装置が非常に多くなってきている。そのような携帯に供する電子機器装置において、携帯時に落下等による非常に大きな衝撃を受ける機会も非常に増加している。また、小型、軽量化の更なる進化に伴い機器の携帯時の落下高さが高くなる傾向があり、そのときの落下による衝撃は一層大きくなっている。

以下、従来の電子機器等に対する衝撃緩衝機構について、図面を用いて説明する。

図７は、従来の電子機器等における衝撃緩衝機構方法を説明するための図であり、図７（ａ）は電子機器本体に緩衝部材を固着した状態を示す斜視図、図７（ｂ）は緩衝部材を介して電子機器本体に外装ケースが取り付けられた状態を示す電子機器の概略断面図である。

図７において、例えばディスク装置等の電子機器本体６１の上下左右前後の６面に、それぞれスポンジクッション材等の緩衝部材６２が貼付され、さらに、その外側にそれぞれの緩衝部材６２を介して外装ケース７１が取り付けられて、電子機器７２が構成されている。電子機器７２が落下等の衝撃を受けた場合に、それらの緩衝部材６２によって電子機器本体６１が受ける衝撃力を緩和するようになされている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−２４２８８１号公報

しかしながら上記の従来の構成の衝撃緩衝機構では、例えば１万Ｇ以上にも達する非常に大きな落下衝撃に対して、その衝撃力を有効に緩和して、電子機器本体６１に致命的な損傷がないようにするためには、それぞれの緩衝部材６２の厚みを大きくする必要がある。しかし、緩衝部材６２の厚みを増加しても、衝撃が加わった初期の時点においては、衝撃吸収力は大きいが、緩衝部材６２の変形が急速に進み、緩衝部材６２の弾性復元力は急速に大きくなり、それにしたがって緩衝能力が急速に小さくなって緩衝吸収力が弱くなり、短時間のうちに比較的大きな衝撃力を受けることになるという課題があった。また、緩衝部材６２の厚みを増加することによって、電子機器７２が大きくなり、小型化が困難になるという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決し、落下等の非常に大きな衝撃を受けた場合にも、装置本体には大きな衝撃を受けることがなく、衝撃による致命的な損傷がなく、衝撃時にも正常な動作をすることができるような衝撃緩衝機構を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の電子機器の衝撃緩衝機構は、一端が電子機器に当接し、他端が前記電子機器を搭載する携帯機器に当接した弾性部材と、前記弾性部材に対して自由長より圧縮した状態の初期変位を付与する規制部材とを備えた構成を有している。

この構成によって、携帯使用時の落下等の非常に大きな衝撃を受けた場合、比較的長い時間に亘って衝撃圧縮力を受けとめることができ、電子機器装置本体には致命的な損傷を生じることがないような衝撃緩衝機構を得ることができる。

本発明の緩衝機構によれば、電子機器装置本体が受ける衝撃は非常に小さな衝撃となり、電子機器装置本体には致命的な損傷を与えることがなく、優れた衝撃緩衝能力を有する電子機器装置の衝撃緩衝方法を実現することができる。

また、このような衝撃緩衝機構を搭載した携帯機器は、衝撃緩衝効果が非常に大きく、電子機器装置本体には大きな衝撃力が発生せず、致命的な損傷を生じることがなく、また緩衝機構の可動スペースを小さく抑えられるため、より小型の携帯機器を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における電子機器装置の衝撃緩衝機構を説明するために、衝撃緩衝構成を有する電子機器装置の主要部の構成を示す概略断面図である。以下の記述において、電子機器装置として例えば磁気ディスク装置を例にとって説明する。

図１において、軸受部１によって回転自在に軸支された回転軸２に固着されたロータハブ部３の外周下端面側に複数磁極に着磁された回転磁石４が圧入あるいは接着その他の周知の方法により固着されており、一方、モータシャーシ５には回転磁石４の内周面に対向するようにステータ６が固定され、そのステータ６は複数の磁極歯部を有するステータコア６ａとそれぞれの磁極歯部にコイル６ｂが巻かれた構成を有している。コイル６ｂに電流が供給されることによって、回転磁石４に回転駆動力が発生し、ロータハブ部３が回転するように構成され、スピンドルモータ７を形成している。

ロータハブ部３のフランジ部の上面には磁気ディスク８が載置され、ロータハブ部３の回転に伴って回転するようになされている。

磁気ディスク８が搭載されたスピンドルモータ７が、磁気ディスク装置の基板９に固定され、また、スピドルモータ７を回転駆動し、回転制御する回路および磁気ディスク８に信号を記録あるいは再生する信号処理回路等の装置として必要な電子回路が組み込まれた回路基板１０が支持部材１１を介して固定され、さらに、磁気ディスク８に信号を記録あるいは再生する信号変換素子である磁気ヘッド１２を所定のトラック位置に位置決めする揺動手段であるサスペンション１３が支柱１４を介して基板９に固定され、磁気ヘッド１２が磁気ディスク８の表面に対向するように配設されている。

また、基板９の端縁部において、例えば基板９の上側あるいは下側へ屈曲された部分に、上内部筐体１５および下内部筐体１６が固定されて、磁気ディスク装置本体１７が形成されている。

さらに、上内部筐体１５および下内部筐体１６で囲まれた磁気ディスク装置本体１７の外側にある６面には、それぞれの面に対応させて、上面および下面にはそれぞれ４個、側面にはそれぞれ２個の緩衝機構１８が固着されており、その外側に配置するホスト機器の外装ケース１９の内側に前述の緩衝機構１８が当接するように構成して、磁気ディスク装置を形成している。なお、磁気ディスク装置本体１７に６面あるそれぞれの外側面に固着する緩衝機構１８の個数は上記に限ることはなく、少なくとも上面および下面にはそれぞれ３個、側面にはそれぞれ１個あればよい。また、磁気ディスク装置本体１７は必ずしも上内部筐体１５および下内部筐体１６で囲まれる構成にする必要はなく、基板９に曲げ加工等の加工を加えた基板９に緩衝機構１８を直接固着する構成でもよい。

ここで、緩衝機構１８について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態における緩衝機構１８の縦断面図である。図２において、１８ａは弾性部材であり、一般的に緩衝材として利用されている発泡性樹脂材のシートを用いて、これを円筒状に切断して作製している。弾性部材１８ａは、一端面で保持部材１８ｂにより保持されている。保持部材１８ｂは金属製の板材をプレス等の手段により成型したもので底面にフランジ１８ｂ１が形成されている。上記保持部材１８ｂの外側には規制部材１８ｃが設けられている。保持部材１８ｃも上記保持部材１８ｂと同じく金属製の板材をプレス等の手段により成型したもので、上面にフック１８ｃ１が形成されている。上記保持部材１８ｂのフランジ１８ｂ１と規制部材１８ｃのフック１８ｃ１は係合するようになっている。両者が係合した状態において、弾性部材１８ａの厚さＨは、弾性部材が単独で存在するときの自由長より所定量だけ小さくなるよう設定されている。すなわち、弾性部材１８ａには、外部から衝撃が加わっていない初期状態において所定量の初期変位が与えられている。そのために、弾性部材１８ａには初期変位量に応じて、内部反発力Ｆｐが作用している。

図１における上内部筐体１５および下内部筐体１６すなわち磁気ディスク装置本体１７と外装ケース１９との間において、図２における緩衝機構１８の規制部材１８ｃを上内部筐体１５あるいは下内部筐体１６すなわち磁気ディスク装置本体１７の外側にある面に接着等の方法により固着し、また、保持部材１８ａの外側面を外装ケース１９の内側面に当接させ、固着せずにフリーな状態に保持する。

次に、上記緩衝機構の衝撃印加時の動作を図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態における緩衝機構１８に衝撃力Ｆが作用したときの変位の状態を示したもの、図４は、本発明の実施の形態における緩衝機構１８についての衝撃力Ｆと変位量Ｄの関係を示したグラフである。前述のように弾性部材１８ａには初期変位によって内部反発力Ｆｐが作用しているため、図３（ａ）に示すよう衝撃力Ｆ１がＦｐより小さい場合、弾性部材に変形は生じない（厚さＨ１は初期厚さＨに等しい）。衝撃力Ｆ２がＦｐを超えると、弾性部材に変位が生じ、図３（ｂ）に示すよう弾性部材の厚さＨ２は初期厚さＨより圧縮される。したがって、保持部材の変位量Ｄ（Ｈ−Ｈ２）と衝撃力Ｆとの関係は図４に示すような特性となる。すなわち、一般的な弾性材料が、原点から単調に増加する特性を示すのに対して、本発明の緩衝機構は、Ｆｐの点を折点とした折線状の特性となる。

次に、緩衝機構の効果について、シミュレーション結果を示して説明する。シミュレーションには、図７に示した従来の緩衝機構と、図１に示した本発明による緩衝機構の場合について、それぞれ衝撃応答解析を行った。両解析において、緩衝機構が異なる以外はその他の条件は全く同じであり、電子機器の質量を１０グラムとし、最大値３０００Ｇ（Ｇは重力加速度）の半正弦波状の衝撃加速度が０．５ミリ秒の作用時間で外装ケースに印加した場合で比較した。図５は、従来の緩衝機構による緩衝性能を示したグラフ、図６は、本発明の実施の形態における緩衝機構による緩衝性能を示したグラフである。図５および図６において、（ａ）は、電子機器に作用する衝撃加速度の時間変化を示した図である。また（ｂ）は、緩衝機構の変位量の時間変化を示した図である。まず図５（ａ）と図６（ａ）を比較すると、図５（ａ）の従来の緩衝機構が最大値で３０００Ｇを超える衝撃加速度が電子機器に加わるのに対して、図６（ａ）の本発明による緩衝機構では最大値で１６００Ｇ程度とおよそ半減できていることが分かる。次に、図５（ｂ）と図６（ｂ）を比較すると、図５（ｂ）の従来の緩衝機構における変位量が振幅２ｍｍ以上であるのに対して、図６（ｂ）の本発明による緩衝機構では振幅がおよそ１ｍｍに半減できていることが分かる。従来の緩衝機構では一般に、最大加速度を低減するためには、変位量を大きく（弾性部材を厚く）せざるを得ず、また変位量を小さく（弾性部材を薄く）すると、最大加速度が大きくなることが知られているが、本発明による緩衝機構によれば、従来の緩衝機構に比べ、最大加速度の低減と変位量の低減を両立することができる。

なお、上述本発明の実施の形態においては、電子機器として磁気ディスク装置を例に挙げて説明したが、磁気ディスク装置に限ることはなく、光ディスク装置、光−磁気ディスク装置、あるいは、その他携帯に供する電子機器に適用することができる。

また、上述本発明の実施の形態においては、電子機器を搭載する携帯機器の外装ケースのみを例示したが、携帯型コンピュータや携帯電話などの携帯機器に電子機器を搭載する場合、全てに適用することができる。

以上説明したように本発明の実施の形態によれば、電子機器の携帯使用時に落下等で非常に大きな衝撃を受けた場合、およそ一様の加速度を比較的長い時間に亘って均した衝撃力に変換することができ、大きな衝撃を受けても、電子機器装置には致命的な損傷を生じることがないなど、非常に優れた衝撃緩衝能力を実現することができる。

また、上記発明による電子機器の緩衝機構を搭載した携帯機器によれば、電子機器の携帯使用時に落下等で非常に大きな衝撃を受けた場合、緩衝機構の変位を小さく抑えることができるため、電子機器の周辺に設ける可動スペースを小さくすることができ、より小型の携帯機器を実現することができる。

本発明にかかる電子機器の緩衝機構は、衝撃緩衝効果が非常に大きく、電子機器装置本体には大きな衝撃力が発生せず、また緩衝機構の可動スペースを小さく抑えられるため、より小型の携帯機器を実現するための衝撃緩衝機構として有用である。

本発明の実施の形態における電子機器装置の衝撃緩衝機構を説明するために、衝撃緩衝構成を有する電子機器装置の主要部の構成を示す概略断面図 本発明の実施の形態における緩衝機構の縦断面図 本発明の実施の形態における緩衝機構１８に衝撃力Ｆが作用したときの変位の状態を示した断面図 本発明の実施の形態における緩衝機構１８についての衝撃力Ｆと変位量Ｄの関係を示したグラフ 従来の緩衝機構による緩衝性能を示したグラフ 本発明の実施の形態における緩衝機構による緩衝性能を示したグラフ （ａ）従来の電子機器装置における電子機器本体と緩衝部材を固着した状態を示す斜視図（ｂ）従来の電子機器装置における電子機器本体に外装ケースが取り付けられた状態を示す概略断面図

符号の説明

１ 軸受部
２ 回転軸
３ ロータハブ部
４ 回転磁石
５ モータシャーシ
６ ステータ
６ａ ステータコア
６ｂ コイル
７ スピンドルモータ
８ 磁気ディスク
９ 基板
１０ 回路Ｐ板
１１ 支持部材
１２ 磁気ヘッド
１３ サスペンション
１４ 支柱
１５ 上内部筐体
１６ 下内部筐体
１７ 磁気ディスク装置本体
１８ 緩衝機構
１８ａ 弾性部材
１８ｂ 保持部材
１８ｃ 規制部材
１９ 外装ケース
６１ 電子機器本体
７２ 電子機器

Claims (2)

1. 一端が電子機器に当接し、他端が前記電子機器を搭載する携帯機器に当接した弾性部材と、前記弾性部材に対して自由長より圧縮した状態の初期変位を付与する規制部材とを備えたことを特徴とする電子機器の緩衝機構。
2. 請求項１に記載の緩衝機構により電子機器を搭載することを特徴とする携帯機器。

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